개요

초음파 거리센서는 초음파를 대상에게 발사하여 반사되어 오는 반사파를 받을 때까지의 시간을 확인하여 거리를 측정하는 센서 입니다.


사진 출처 : DangerousPrototypes

초음파 거리센서를 이용해 거리측정을 하여 물체가 가까이 있을 경우 진동이 울리는 시각장애인들을 위한 장갑을 만들 수도 있고, 



사진 출처 : MCU on Eclipse

로봇에 부착하여 로봇이 물체에 충돌하지 않도록 움직임을 제어 할 수 있습니다.


이 컨텐츠에서는 초음파 거리 센서를 아두이노와 연결해 보고, 물체와의 거리를 측정 해보겠습니다.

 

초음파 거리 센서(링크)

  - 초음파는 사람의 귀로 들을 수 없는 주파수가 20Khz 이상의 음을 말합니다.
  - 초음파 거리 센서는 초음파를 보내고 받는 시간을 측정하여 거리를 재는 센서입니다.

부품 목록

부품명	오렌지보드	초음파 거리 센서	브레드보드	점퍼케이블
파트	x1	x1	x1	x4

하드웨어 making

회로도

브레드보드 레이아웃

소프트웨어 coding

//초음파 센서의 핀번호를 설정한다.
int echoPin = 12;
int trigPin = 13;

void setup() {
	Serial.begin(9600);
	// trig를 출력모드로 설정, echo를 입력모드로 설정
	pinMode(trigPin, OUTPUT);
	pinMode(echoPin, INPUT);
}

void loop() {

	
	// 초음파를 보낸다. 다 보내면 echo가 HIGH 상태로 대기하게 된다.
    digitalWrite(trig, LOW);
    digitalWrite(echo, LOW);
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(trig, HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(trig, LOW);

	
	// echoPin 이 HIGH를 유지한 시간을 저장 한다.
    unsigned long duration = pulseIn(echoPin, HIGH); 
	// HIGH 였을 때 시간(초음파가 보냈다가 다시 들어온 시간)을 가지고 거리를 계산 한다.
	float distance = ((float)(340 * duration) / 10000) / 2;  
	
	Serial.print(distance);
	Serial.println("cm");
	// 수정한 값을 출력
	delay(500);
}

소프트웨어 설명

 * 이 코드는 스케치를 사용하여 작성 / 업로드 합니다. 스케치에 대한 사용법은 링크를 참고하시기 바랍니다.

  duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // echoPin 이 HIGH를 유지한 시간을 저장 한다.
  distance = ((float)(340 * duration) / 10000) / 2;  // HIGH 였을 때 시간(초음파가 보냈다가 다시 들어온 시간)을 가지고 거리를 계산 한다.

위의 코드를 이해하기 위해서는 초음파 센서의 원리 알아야 합니다.

간단하게 설명하면 trig이 HIGH 가 되면 초음파를 보내게 됩니다. 초음파를 다 보내면 echo가 HIGH상태를 유지하면서 되돌아오는 초음파를 받을 준비를 합니다.

초음파가 앞에 물질에 부딪혀 다시 돌아오면 echo가 LOW 로 바뀌게 됩니다. HIGH 에서 LOW로 바뀔 동안의 시간을 측정하여 duration에 저장합니다.
(pulseIn(pin, state)은 어느 pin에서 어떤 상태(state)로 얼마나 유지되고 있는지를 구합니다.)

초음파는 340m/s의 속도로 날라갑니다.(온도가 25도 일 때)
이 때 속도와 센서가 보낸 시간을 이용하여 거리를 구합니다.(왕복해서 오는 것이므로 결과를 2로 나눠줘야 합니다)